石墨烯因為其獨特的物理性質(zhì),，在多種電子學和光電子學器材應用研討中被寄予厚望,；石墨烯多層堆垛形成的薄膜具有極高面內(nèi)熱導率，已被應用于華為手機等電子產(chǎn)品的關(guān)鍵散熱部件,。深入了解光激起熱電子的弛豫動力學進程,，并建立弛豫進程和聲子形式之間的聯(lián)系,，對設計石墨烯基光電子器材及了解石墨烯中聲子行為至關(guān)重要。
　　一般以為,，石墨烯中的熱電子弛豫進程包括電子-電子,、電子-聲子散射等主導的飛秒至皮秒不同時間尺度的超快動力學。關(guān)于雙層石墨烯,，其層間庫倫作用可對電子結(jié)構(gòu)和聲子譜發(fā)生重要影響,，因此也將深度介入熱電子的冷卻進程。然而,，因為層間相互作用的調(diào)控存在困難,，雙層石墨烯層間相互作用關(guān)于熱電子馳豫進程的研討目前尚未見報道。
　　中國科學技術(shù)大學朱彥武研討組與中科院合肥物質(zhì)科學研討院蘇付海課題組協(xié)作,，使用金剛石對頂砧（DAC）對雙層石墨烯（BLG）施加壓力調(diào)控其層間相互作用強度,，使得熱電子弛豫動力學進程明顯加速，這是一種層間聲子形式主導的載流子弛豫新通道,，如上圖所示,。該作業(yè)宣布在國際物理學聞名期刊Physical Review Letters上。
　　如上圖a所示,，該作業(yè)利用近紅外光泵浦-探測光譜（OPPS）對BLG的光生電子弛豫進程進行研討,，并使用DAC對BLG施加壓力。經(jīng)過對OPPS的弛豫曲線進行雙指數(shù)擬合,，咱們發(fā)現(xiàn)隨著壓力的升高,，慢進程的時間常數(shù)（t2）明顯縮短，而快進程的時間常數(shù)（t1）基本堅持不變,，如上圖c,。基于密度泛函理論（DFT）的第一性原理計算也標明,，隨著壓力的升高,，BLG的最高價帶和最低導帶仍然堅持挨近零帶隙的拋物線形狀，可是次高價帶和次低導帶在狄拉克點卻有明顯的分離傾向,，如上圖d和e所示,。

　　進一步使用第一性原理分子動力學（AIMD）結(jié)合非絕熱分子動力學（NAMD）對晶格振蕩動力學進程進行研討發(fā)現(xiàn)，低頻率,、對壓力響應較為靈敏的層間剪切形式和呼吸形式聲子可以在面內(nèi)聲子的協(xié)助下供給快速的電子弛豫通道,，并得到了高壓拉曼試驗數(shù)據(jù)的驗證。本作業(yè)提醒了一種由層間相互作用主導的,、可經(jīng)過外部壓力調(diào)制的熱電子弛豫通道,，為石墨烯基光電子器材設計和層間聲子行為了解供給了新的視角。

　　該作業(yè)得到國家重點研發(fā)方案（2020YFA0711502）,、國家自然科學基金,、合肥物質(zhì)科學中心的經(jīng)費支持,。感謝協(xié)作者新加坡國立大學/曼徹斯特大學N S Novoselov教授、中科院半導體所譚平恒研討員,、常州第六元素資料科技股份有限公司瞿研博士,、中國科學技術(shù)大學趙瑾教授等團隊的輔導與協(xié)助，感謝韓國蔚山科技大學R S Ruoff教授研討組供給石墨烯樣品,。

文章來源：中國科學技術(shù)大學